Области применения швеллера, расчет на прогиб, характеристики

Области применения швеллера, расчет на прогиб, характеристики

Швеллер – разновидность фасонного металлопроката, получаемая путем горячей прокатки или гибки, имеет поперечное сечение П-образной формы. Массово горячекатаная продукция изготавливается из стали обыкновенного качества (3 пс/3сп) или низколегированных марок. Изделия из низколегированных сталей (наиболее часто – 09Г2С) предназначены для эксплуатации при низких температурах. Исходной заготовкой при производстве гнутого швеллера является полоса, материалы – «черные» и коррозионностойкие стали, алюминий и его сплавы, медь и сплавы на ее основе (бронза, латунь). Профильные изделия из алюминия и его производных могут изготавливаться способом горячей прессовки без или с дальнейшей термообработкой (отжигом, закалкой с естественным или искусственным старением). Наибольшее распространение получил стальной горячекатаный и гнутый швеллер.

Горячекатаный стальной швеллер: нормативы, сортамент, характеристики

Сортамент этой продукции определяется ГОСТом 8240-89. Размер профиля характеризуется номером, который равен (примерно) высоте стенки, взятой в сантиметрах. В соответствии со стандартом выпускают продукцию:

• С уклоном внутренних граней полок. В маркировке после номера присутствует буква «У». Норматив предусматривает производство изделий с высотой стенки 50-400 мм, шириной полки 32-115 мм, толщиной стенки 4,4-8,0 мм, толщиной полки 7,0-13,5 мм. Если в обозначении между номером профиля и буквой «У» присутствует буква «а», это означает, что изделие имеет увеличенную ширину и толщину полок. Основная область применения этого вида швеллера – строительство. Благодаря некоторому утолщению во внутренних углах, профиль обладает повышенными прочностными характеристиками. Такая металлопродукция используется в каркасном строительстве, для устройства перекрытий, сооружения ферм, лестниц, малых архитектурных форм, металлических конструкций различного назначения.
• С параллельными внутренними гранями полок. В маркировке после номера указывается буква «П». Индекс «а» свидетельствует о наличии усиленных полок. В соответствии с нормативом, высота стенки изделий находится в диапазоне 50-400 мм, ширина полки – 32-115 мм, толщина стенки – 4,4-8,0 мм, толщина полки – 7,0-13,5 мм. Этот тип швеллера имеет сферы использования, схожие с изделиями с уклоном внутренних граней полок. Профиль с параллельными внутренними гранями эффективен в тех случаях, когда сопряжение с другими частями конструкции происходит по внутренней поверхности изделия.

Таблица геометрических характеристик горячекатаного швеллера

Расчет табличного веса швеллера осуществляется с использованием среднего значения плотности различных марок стали – 7,85 г/см3.

Гнутый стальной швеллер: ГОСТ, сортамент, технические характеристики

Исходной заготовкой при производстве гнутого профиля является стальная горяче- или холоднокатаная полоса. Процесс изготовления проходит на профилегибочных агрегатах. Гнутый металлопрофиль можно отличить от горячекатаного по скругленным наружным углам и одинаковой толщине стенки и полок, которая не превышает 8 мм. При гибке устраняются некоторые поверхностные дефекты. В отличие от горячекатаной металлопродукции, которая выпускается только равнополочной, гнутая производится как равно-, так и неравнополочной. Сортамент равнополочных изделий определяется ГОСТом 8278-83, неравнополочных – ГОСТом 8281-80. Их ассортимент гораздо шире перечня горячекатаного проката П-образного профиля. Высота стенки равнополочного профиля – 25-410 мм, ширина полки – 26-65 мм, толщина стенки – 2-8 мм.

Из-за прочности, уступающей аналогичной характеристике горячекатаных металлоизделий, различные марки гнутого швеллера применяются в качестве дополнительных усиливающих элементов в металлоконструкциях, при проведении отделочных работ, мероприятий по реконструкции ветхих строений, в которых невысокая масса металла имеет решающую роль.

Расчет швеллера на нагрузки

Стальной прокат с П-образным поперечным сечением – популярный тип металлопроката, востребованный в строительстве. При использовании швеллера для создания перекрытий и других ответственных строительных конструкций производят расчеты на изгиб и прогиб с помощью формул, таблиц, онлайн-калькуляторов. Для упрощения расчетов условия работы профильных изделий приводят к стандартным схемам. Основные из них:

• Швеллер работает как однопролетная шарнирно-опертая балка, на которую оказывает воздействие распределенная нагрузка, такой тип расчета применяется при использовании металлопроката в межэтажных перекрытиях.
• Консольная балка, жестко закрепленная с одного конца, нагрузка равномерно распределена. Такая схема характерна для козырьков, изготовленных путем приварки проката с одной стороны к выпускам из вертикальной ограждающей конструкции.
• Шарнирно-опертая балка с двумя опорами и консолью. Этот вариант применяется в случае организации пролета с выпуском металлопроката за пределы стены для опирания балконной плиты.
• Однопролетная балка с шарнирной опорой, на которую действуют одна или две сосредоточенные силы. Такая схема применяется для расчета несущей способности швеллера, выполняющего функцию перемычки, на которую опираются одна или две балки перекрытия.

Для онлайн-калькулятора, кроме схемы расчета, понадобятся: длина пролета, расчетная и нормативная нагрузка, расчетное сопротивление, тип швеллера (его площадь калькулятор определит самостоятельно). Результат – расчеты по прочности.

При покупке швеллера в компании ООО «РМК» вычисления для корректного подбора металлопроката вам поможет произвести менеджер.

Что прочнее, швеллер или двутавр? Что лучше?

Швеллер и двутавр – виды металлопродукции, обладающие высокими прочностными характеристиками. Они популярны в строительстве, при производстве средней и тяжелой техники, изготовлении технологических линий. При одинаковой высоте стенок двутавровой балки и швеллера и сопоставимых размерах полок большими показателями прочности и жесткости обладает двутавр. Однако многое зависит от условий применения металлопроката, направления прилагаемых нагрузок, способов закрепления. Металлоизделия с П- и Н-образным профилем применяются именно в тех областях, в которых наиболее полно задействуются их технические характеристики.

Основные характеристики швеллера

Этот вид металлопроката производится способами горячей прокатки и гибки полосовых заготовок. В соответствии с таблицами ГОСТа 8240, высота стенки стального швеллера – 50-400 мм. Горячекатаные изделия с наклонными внутренними гранями полок имеют увеличенную площадь сечения и по прочностным характеристикам приближаются к аналогам с двутавровым профилем. Для повышения прочности и устойчивости к низким температурам прокат изготавливают из качественных углеродистых и низколегированных марок стали.

Швеллер удобен для монтажа на плоских поверхностях. Прокат используется для армирования бетонных конструкций, создания каркасных строений, при производстве легких машин и механизмов. В частном строительстве лучшим выбором является швеллер, а не двутавр, что объясняется сочетанием достаточной прочности и доступной стоимости П-образного профиля. Двутавровая балка, благодаря массивности и высоким прочностным характеристикам, в основном применяется в крупномасштабном промышленном и гражданском строительстве.

Основные характеристики двутавровой балки

Двутавр выпускается с наклонными гранями полок в соответствии с ГОСТом 8239-89, сортамент продукции с параллельными гранями соответствует таблицам ГОСТа 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Изделия отличаются высокой жесткостью и прочностью, на величину которой, помимо размеров сечения, влияют:

• марка стали, из которой производится металлопродукция, для эксплуатации при высоких нагрузках и в сложных температурных условиях используют низколегированные стали типа 09ГС;
• длина пролета – чем больше эта величина, тем ниже несущая способность двутавровой балки;
• способ закрепления балки, направление и характер нагрузки.

Сравнение двутавра и швеллера на прочность, в зависимости от прилагаемой нагрузки

Основное различие между свойствами двутавровой балки и швеллера заключается в различной реакции на нагрузки, в частности – на скручивание, что объясняется разницей в нахождении центра тяжести.

• Двутавр. Максимальный объем металла, особенно в изделиях широкополочной и колонной серий, сосредоточен в полках. Симметричные относительно стенки полки двутавра воспринимают основные вертикальные нагрузки и обеспечивают высокий момент инерции. Стенка работает в основном на сжатие. Этот симметричный профиль может подвергнуться скручиванию только в тех случаях, когда на него уложено перекрытие с неравномерной нагрузкой. Двутавр, благодаря массивности, высокой стоимости и прочностным характеристикам, используется в основном в крупномасштабном строительстве для создания перекрытий, испытывающих высокие нагрузки.
• Швеллер. Его главная особенность – несовпадение главной оси инерции со стенкой. Такая продукция хорошо работает при косом изгибе. Для создания легкой и прочной металлоконструкции швеллер сваривают в коробку с усилением шва металлическими пластинами. Создание такого металлоизделия требует больших трудозатрат. Швеллер чаще всего используется для создания каркасных конструкций, изготовления перекрытий небольших строений – дач, гаражей, хозпостроек, – а также лестниц.

И швеллер, и двутавр относятся к профильному прокату, не рассчитанному на восприятие серьезных усилий, направленных перпендикулярно стенке.

Расчет швеллера на прогиб/изгиб калькулятор онлайн

Калькулятор предусматривает расчёт балок на изгиб и прогиб, из горячекатаного и другого проката следующей номенклатуры:

• уголка равнополочного;
• уголка неравнополочного;
• швеллера с уклоном и с параллельными гранями полок;
• двутавров с уклоном полок и с параллел. гранями полок различных модификаций, а также тавровых балок (тавров).

Размеры проката углового профиля оговариваются ГОСТ 8509-93 и 8510-86; швеллеров — 8240-97; двутавров — 26020-83; тавров — ТУ 14-2-685-86; (получаемых продольным разрезом пополам горячекатаных двутавров с парал-ыми гранями полок по ГОСТ 26020-83) — смотрите калькулятор веса двутавра.

При вычислении массы 1 метра длины проката плотность стали в этих стандартах принята равной 7,85 г/см3 (7.85 кг/дм3 или 7850кг/м3).

ПРИМЕЧАНИЕ. Размеры выбранного швеллера, двутавра и тавра указываются в строке «РАЗМЕРЫ ВЫБРАННОГО ПРОФИЛЯ»; размеры полок уголков в их таблицах; толщина уголков выбирается отдельно после появления возможных толщин выбранного номера уголка в вышеуказанной строке.

Онлайн калькулятор

Предварительные соображения

Калькулятор предусматривает расчёт балок для различных схем их крепления и нагрузки. Нагрузка балок может быть распределённой («q» на схемах 3,4,5,9,15 и др.) или сосредоточенной («P» на схемах 1,2,6,7,8 и др.)

Крепление балок может быть: а)консольным с жесткой заделкой одного из концов (например, схемы 1,2,3 и другие); б)»заделка — заделка», когда оба конца балки жестко защемлены (заделаны), схемы 6,7,8,9; в)»шарнир — шарнир»,(схемы 12,13,14,15 и другие),причём левый шарнир неподвижный а правый подвижный; г)»заделка — шарнир»,(схемы 9,10,11 др.)

Жесткая заделка балки предотвращает поворот балки и перемещение её в любом направлении. Неподвижный шарнир допускает только поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости. Подвижный шарнир допускает поворот балки в месте крепления в вертикальной плоскости и перемещение вдоль её собственной оси.

Эти перемещения весьма незначительны и являются следствием деформации балки под нагрузкой. Основным видом этой деформации является её прогиб, величина которого наряду с приложенной к балке нагрузкой зависит также от длины балки, размеров её поперечного сечения и физических характеристик материала, в данном случае от его модуля упругости («E»). Модуль упругости углеродистой стали равен (2-2.1)10^5 MПа; легированной (2.1-2.2)10^5 MПа; поэтому в калькуляторе принято среднее значение 2.1*10^5 MПа, что составляет 2142000кг/см2.

Из размерных характеристик поперечного сечения балки для расчёта прогиба используется момент инерции сечения («I»); величина прогиба зависит также от положения проверяемой точки балки относительно опор. Допустимая величина прогиба балок определяется их назначением и местом в строительных конструкциях и регламентируется соответствующим СНиП; в легких случаях она не должна превышать 1/120 — 1/250 длины балки.

ПОЭТОМУ НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВЕРЯТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА НА ДОПУСТИМОСТЬ.

Как работает швеллер на изгиб

Швеллер и его характеристики

Швеллер относится к одним из наиболее распространенных видов металлопроката. Он представляет собой изделие из металла или стали в виде балки, сечение которой имеет форму «П». Основные функции швеллера состоят в увеличении жесткости и устойчивости разнообразных сооружений, благодаря чему они могут выдерживать более высокие нагрузки.
Данное изделие металлопроката используется в многочисленных отраслях промышленности, а также строительстве зданий и конструкций разного назначения. Многие элементы зданий, такие как бетонные перекрытия между этажами, перегородки, колонны и т.п., невозможны без использования швеллера.
Для производства швеллера используются различные металлы и – чаще – углеродистая конструкционная и низколегированная сталь. Изделия из цветных металлов встречаются намного реже. Для ряда задач в строительстве и архитектуре производятся асбестоцементные швеллеры.
Основные требования, предъявляемые к швеллеру, — это его прочность и стойкость к воздействию коррозии. Именно эти качества необходимы для того, чтобы сделать сооружения и изделия, в которых используется швеллер, прочными и надежными.
Основные характеристики швеллера – это его длина и высота. Длина стандартного швеллера находится в диапазоне от шести до двенадцати метров. Под высотой швеллера обычно подразумевается размер его полки. В некоторых случаях, обусловленных производственной необходимостью, выпускается швеллер большей или меньшей длины.
В основе различных классификаций швеллера лежит длина изделия, а также некоторые свойства его полок или граней. Существует несколько десятков видов швеллера, определить которые можно по маркировке изделия, которая обычно состоит из цифры, обозначающей расстояние между гранями в сантиметрах, и из буквы П или У. Первая обозначает то, что грани швеллера параллельны, вторая – то, что по мере отхождения от основы швеллера они сближаются или удаляются друг от друга. Между полками и основой швеллера может быть как острый угол, так и округлый изгиб. В первом случае это указывает на то, что швеллер был изготовлен горячекатаным способом, во втором – при помощи холодного изгиба. Наиболее распространенными являются горячекатаные изделия. Для производства гнутого стального швеллера необходимы специальные станки.
Подвидами различных топов швеллера являются легкие, специальные и экономичные модели, которые маркируются буквами Л, С и Э, соответственно.
В основе еще одной классификации швеллера лежит точность соответствия изделия параметрам, указанным в чертеже. В зависимости от этого, выделяют три типа точности изготовления швеллера — повышенная, высокая и обычная. Наибольшая точность характеризует горячекатные виды швеллера.
Наиболее распространенными видами швеллера являются изделия 10 П, 12 П, 20 П и 40 П.
Как следует из маркировки, изделие 10 П является равнополочным швеллером, расстояние между гранями которого составляет 100 миллиметров. Для производства швеллера 10 П используется в архитектурном строительстве, а также машино- и станкостроении. Прежде всего, данный вид швеллера укрепляет отдельные элементы здания (что особенно важно во время их реконструкций), а также может использоваться как элемент каркаса. В машиностроении 10 П позволяет сделать более прочными и жесткими некоторые виды конструкций.
Высокая несущая способность этого вида швеллера увеличивает надежность и долговечность возводимой конструкции и значительно увеличивает длительность его эксплуатации.